CENTRAL ENERGÉTICA TRANSPORTABLE TRANSPORTABLE ENERGY CENTER
OBJETO DE LA INVENCIÓN OBJECT OF THE INVENTION
La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a una central energética transportable, aportando a la función a que se destina varias ventajas, que se describirán en detalle más adelante, que suponen una mejora del estado actual de la técnica. The invention, as expressed in the statement of the present specification, refers to a transportable power plant, contributing to the function to which several advantages are destined, which will be described in detail below, which imply an improvement of the current state of the technique.
En particular el objeto de la invención se centra en una central de energía que, combinando energías de origen solar, eólico y fósil con sistemas de acumulación, es capaz de satisfacer con carácter inmediato y sostenible, la demanda de energía y agua tratada en pequeñas comunidades aisladas de la red o nómadas bajo la forma y dimensiones de un semirremolque tirado por vehículo tractor. In particular, the object of the invention is focused on an energy plant that, combining energies of solar, wind and fossil origin with accumulation systems, is capable of satisfying the demand for energy and water treated in small communities immediately and sustainably isolated from the network or nomads in the form and dimensions of a semi-trailer pulled by a tractor vehicle.
El rendimiento se mejora al hibridar diferentes fuentes energéticas renovables, siempre que consigamos sumarlas sin perturbarse entre ellas. The performance is improved by hybridizing different renewable energy sources, provided we manage to add them without disturbing each other.
La central se compone de dos partes principales, una fija formada por el chasis del remolque, y una giratoria formada por la estructura energética. Así, la central está dotada de seguimiento solar mediante giro de la estructura energética, sobre el chasis de su remolque sobre el que pivota, previamente estabilizado por patas extensibles. Por su parte, las turbinas eólicas que incorpora, están convenientemente separadas del campo fotovoltaico, dispuestas para evitar sombras sobre dicho campo fotovoltaico .
En el interior de la estructura energética se sitúan un almacén de baterías, un grupo electrógeno de apoyo y una planta de tratamiento de agua con todos sus accesorios y armarios de control. The plant consists of two main parts, a fixed one formed by the chassis of the trailer, and a swivel formed by the energy structure. Thus, the plant is equipped with solar tracking by turning the energy structure, on the chassis of its trailer on which it pivots, previously stabilized by extendable legs. For its part, the wind turbines that it incorporates are conveniently separated from the photovoltaic field, arranged to avoid shadows on said photovoltaic field. Inside the energy structure there is a battery store, a support generator and a water treatment plant with all its accessories and control cabinets.
Para mejorar su transportabilidad por tierra, la estructura energética se ubica sobre un remolque que integra una columna empotrada sobre su chasis, en cuyo extremo superior se fija un rodamiento de gran diámetro motorizado para proporcionar el seguimiento solar a la estructura energética. To improve its transportability by land, the energy structure is located on a trailer that integrates a recessed column on its chassis, at whose upper end a motorized large diameter bearing is fixed to provide solar tracking to the energy structure.
El resultado es una óptima integración de captadores solares y eólicos sobre una misma estructura al estar dotada de seguimiento solar evitando así la competencia de espacios entre ellas, y logrando el máximo rendimiento, para garantizar el suministro de agua tratada y energía a una comunidad a partir de fuentes renovables. The result is an optimal integration of solar and wind collectors on the same structure to be equipped with solar tracking, thus avoiding the competition of spaces between them, and achieving maximum performance, to guarantee the supply of treated water and energy to a community from from renewable sources.
CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN FIELD OF APPLICATION OF THE INVENTION
El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector técnico de la industria dedicada a la fabricación de aparatos y/o maquinaria para el suministro de agua y energía. The field of application of the present invention falls within the technical sector of the industry dedicated to the manufacture of apparatus and / or machinery for the supply of water and energy.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION
Como es sabido, la energía y el agua potable son los ejes sobre los que pivota el desarrollo sostenible. Numerosas comunidades carecen de estos dos elementos básicos. La garantía del suministro son objetivos básicos de todos los gobiernos.
En zonas costeras o islas, el agua podrá provenir del mar y para su potabilización se demandará energía a razón de 4kWh por metro cúbico de agua producida, si la tecnología empleada es osmosis inversa con recuperador de la energía del rechazo. En zonas desérticas, sin acuíferos superficiales, el agua deberá obtenerse por condensación de la humedad relativa del aire ambiente con un coste energético muy superior. Donde existan acuíferos superficiales, salobres o no, los tratamientos mediante membranas aseguraran su potabilidad, pero para todos estos procesos se demandará energía. Es pues el objetivo de la presente invención acortar el tiempo y evitar la dependencia del exterior, para poner en funcionamiento estos procesos. As is known, energy and drinking water are the axes on which sustainable development pivots. Numerous communities lack these two basic elements. The guarantee of supply are basic objectives of all governments. In coastal areas or islands, water may come from the sea and for its purification, energy will be demanded at a rate of 4kWh per cubic meter of water produced, if the technology used is reverse osmosis with energy recovery from rejection. In desert areas, without surface aquifers, water must be obtained by condensation of the relative humidity of the ambient air with a much higher energy cost. Where there are superficial aquifers, brackish or not, membrane treatments will ensure their drinkability, but for all these processes energy will be demanded. It is therefore the objective of the present invention to shorten the time and avoid dependence on the outside, to put these processes into operation.
La invención aquí presentada resuelve estos problemas de forma inmediata, por tratarse de una central energética fácilmente transportable, tanto por mar, como por tierra, permitiendo su uso a comunidades nómadas, campamentos militares, zonas afectadas por desastres naturales, hospitales de campaña, etc., al actuar como equipos fijos o de emergencia, debiendo señalarse que por parte del solicitante se desconoce la existencia de ninguna otra que presente unas características técnicas, estructurales y constitutivas semejantes . The invention presented here solves these problems immediately, as it is an easily transportable power plant, both by sea and by land, allowing its use to nomadic communities, military camps, areas affected by natural disasters, field hospitals, etc. , when acting as fixed or emergency equipment, it should be noted that the existence of any other that presents similar technical, structural and constitutive characteristics is unknown.
En este sentido hay que señalar que, si bien se tiene conocimiento de la existencia de otras patentes referentes a invenciones sobre este campo, las diferencias con la central aquí propuesta son notablemente significativas. En concreto, algunas de dichas patentes son: In this regard, it should be noted that, although there is knowledge of the existence of other patents referring to inventions in this field, the differences with the plant proposed here are remarkably significant. Specifically, some of these patents are:
PCT-WO 2004/063567A2. - Relativa a una estación de potencia que tiene la forma de contenedor
con laterales y techo orientables fijos, pero que no está dotada de seguimiento solar y que por tanto la turbina eólica arrojará durante determinadas horas al día sombra sobre el campo fotovoltaico reduciendo sensiblemente su rendimiento. Por tanto durante el día no se suman las potencias eólica y solar ya que ambas compiten por un espacio ocupado por la otra. Por otra parte su estabilidad es dudosa ya que no dispone de patas extensibles y depende la uniformidad del terreno sobre el que se apoya. No dispone de remolque para su transporte . PCT-WO 2004 / 063567A2. - Relating to a power station that has the shape of a container with fixed adjustable sides and roof, but that is not equipped with solar tracking and therefore the wind turbine will cast shade on the photovoltaic field during certain hours a day, significantly reducing its performance. Therefore during the day the wind and solar powers are not added since both compete for a space occupied by the other. On the other hand its stability is doubtful since it does not have extensible legs and depends on the uniformity of the ground on which it rests. It does not have a trailer for transport.
PCT-WO 2008/083219-A2. - Que describe una estación de potencia que tiene forma de contenedor con laterales y frontales articulados y en otros casos extensibles. De dudosa estabilidad ante vientos por tener voladizos exagerados y carecer de patas extensibles de apoyo. La turbina eólica central proporcionará aún mayor inestabilidad al situar el centro de gravedad mucho más alto. En este diseño vuelven a competir la eólica y solar por el mismo espacio ya que la turbina eólica arrojará sombras sobre los paneles durante todas las horas del día, haciendo que estos pierdan su rendimiento. En ella se habla de una estación transportable por tener forma de contenedor, se necesitará desmontar la turbina eólica para su transporte y se necesitarán a su vez grúas de gran tonelaje para cargarla sobre un remolque, aspecto este, impropio para su uso en lugares aislados. En esta patente, además, los diseños correspondientes a las figuras 3A-3B carecen de turbina eólica. A su vez carece de sistema de seguimiento y no dispone de remolque para su transporte. PCT-WO 2009/045349 A2. - Se trata de una central híbrida de energía eléctrica claramente
transportable por estar sobre un chasis de remolque estabilizado por cuatro patas. En este diseño vuelven a competir la energía solar y la eólica por el mismo espacio estorbándose la una a la otra ya que ambas están sobre el mismo plano, y ambas se sombrean. Por tanto se trata de un diseño sin rigor técnico, también carece de seguimiento solar y por el dimensionado de la turbina eólica en área de rotor y altura, es de dudosa estabilidad. No dispone de grupo electrógeno de apoyo y no puede garantizar el suministro energético por sí misma. PCT-WO 2008/083219-A2. - Which describes a power station that is shaped like a container with articulated sides and fronts and in other cases extensible. Of doubtful stability before winds due to having exaggerated overhangs and lacking extensible support legs. The central wind turbine will provide even greater instability by placing the center of gravity much higher. In this design the wind and solar compete again for the same space since the wind turbine will cast shadows on the panels during all hours of the day, causing them to lose their performance. In it there is talk of a transportable station because it is shaped like a container, the wind turbine will need to be disassembled for transport and large-tonnage cranes will be needed to load it on a trailer, an aspect that is not suitable for use in isolated places. In this patent, moreover, the designs corresponding to Figures 3A-3B lack wind turbine. In turn, it lacks a tracking system and does not have a trailer for transport. PCT-WO 2009/045349 A2. - It is a hybrid power plant clearly transportable by being on a trailer chassis stabilized by four legs. In this design, solar and wind energy compete again for the same space, hindering each other since both are on the same plane, and both are shaded. Therefore it is a design without technical rigor, it also lacks solar tracking and because of the size of the wind turbine in rotor area and height, it is of doubtful stability. It has no support generator set and cannot guarantee the energy supply by itself.
US-7. 89541-B1 30/12/2008.- Se trata de un sistema híbrido eólico-solar con apoyo de grupo electrógeno en el que la turbina eólica aunque de menor dimensión vuelve a competir con el campo solar provocando sombras en menor cuantía que las anteriormente mencionadas, ya que la trayectoria acimutal en verano llega a ser de 220° en el paralelo 40 con lo que las sombras que producirán durante las primeras horas de la mañana y las últimas de la tarde. Por otra parte carece de seguimiento solar y es de dudosa estabilidad ante vientos fuertes ya que el remolque carece de patas extensibles y niveladoras. La posición de la parrilla solar es muy alta aumentando su inestabilidad. Por tanto se trata de un diseño no industrializable ni seguro y no presenta ninguna novedad sobre las anteriores patentes mencionadas. US-7 89541-B1 12/30 / 2008.- It is a hybrid wind-solar system with generator set support in which the wind turbine although smaller in size again competes with the solar field causing shadows in smaller amounts than those mentioned above , since the azimuthal trajectory in summer becomes 220 ° in parallel 40 with what the shadows will produce during the first hours of the morning and the last hours of the afternoon. On the other hand it lacks solar tracking and is of doubtful stability against strong winds since the trailer lacks extensible and leveling legs. The position of the solar grill is very high increasing its instability. Therefore it is a non-industrializable or safe design and does not present any novelty about the above mentioned patents.
MODELO DE UTILIDAD N° 1069703.- Referente a una unidad solar móvil con torre de iluminación, cuyo objeto no es propiamente una central de energía sino que trata de conseguir iluminación en zonas campestres y por tanto no afecta a la invención aquí propuesta. UTILITY MODEL N ° 1069703.- Regarding a mobile solar unit with lighting tower, whose object is not properly a power plant but tries to get lighting in rural areas and therefore does not affect the invention proposed here.
Así, pues, la estructura energética que
incorpora la central aquí propuesta combina adecuadamente la energía solar y la eólica sin competir entre ellas, mejorando su rendimiento al estar dotada de seguimiento solar. Por estar ubicada sobre un remolque, que se estabiliza mediante patas extensibles, presenta unas ventajas y características que no son comparables a lo anteriormente patentado o existente en el mercado. Además, está dotada de rigurosidad técnica e incorpora destacables mejoras respecto al estado de la técnica anterior que la hacen diferente de las hasta ahora conocidas. Thus, the energy structure that incorporates the power station proposed here adequately combines solar and wind energy without competing with each other, improving its performance by being equipped with solar tracking. Because it is located on a trailer, which is stabilized by extendable legs, it has advantages and characteristics that are not comparable to what was previously patented or existing in the market. In addition, it is equipped with technical rigor and incorporates significant improvements over the prior art that make it different from those previously known.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN EXPLANATION OF THE INVENTION
Así, la central energética transportable que la presente invención propone se configura como una destacable novedad dentro de su campo de aplicación, ya que, a tenor de su implementación y de forma taxativa, se alcanzan satisfactoriamente los objetivos anteriormente señalados, estando los detalles caracterizadores de la misma convenientemente desarrollados a continuación y recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente memoria descriptiva. Thus, the transportable power plant that the present invention proposes is configured as a remarkable novelty within its field of application, since, according to its implementation and in a restrictive way, the aforementioned objectives are satisfactorily achieved, the details characterizing the same conveniently developed below and set forth in the final claims that accompany the present specification.
De manera concreta lo que la invención propone es una central energética transportable que presenta la particularidad de tener la forma y dimensiones de un semirremolque tirado por vehículo tractor que cuenta con una parte fija nivelable en la que incorpora una columna que sirve de apoyo a un rodamiento motorizado sobre el que se apoya una parte móvil, constituida por una estructura dotada de seguimiento azimutal, en la integra un captador de energía solar desplegable mediante cilindros que lo
orientan cenitalmente y dos o más captadores de energía eólica también desplegables. Specifically, what the invention proposes is a transportable power plant that has the particularity of having the shape and dimensions of a semi-trailer pulled by a tractor vehicle that has a fixed leveling part in which it incorporates a column that supports a bearing motorized on which a mobile part is supported, constituted by a structure equipped with azimuthal tracking, in the integrated a solar energy collector deployable by cylinders that Orient zenith and two or more wind energy collectors also deployable.
Además, la estructura móvil dotada de seguimiento, integra en su interior un banco de baterías, un grupo electrógeno insonorizado y una planta de tratamiento de agua con sus respectivos armarios, inverters y central hidráulica para accionamiento de patas de nivelación y elementos desplegables que facilitan su puesta en operación. In addition, the mobile structure equipped with monitoring, integrates inside a battery bank, a soundproof generator and a water treatment plant with their respective cabinets, inverters and hydraulic power plant for actuation of leveling legs and folding elements that facilitate its put in operation.
Para todo ello, y entrando más en detalle, la central energética transportable parte de integrar el conjunto de elementos que la componen dentro de un volumen y peso que se correspondan con los máximos estándar de un remolque tirado por vehículo tractor, cuando se transporta por carretera. Excepcionalmente podrá tener la forma de un contenedor estándar. For all this, and going into more detail, the transportable power plant starts from integrating the set of elements that compose it within a volume and weight that correspond to the standard maximums of a trailer pulled by tractor vehicle, when transported by road . Exceptionally it may be in the form of a standard container.
Tomando como dimensiones las máximas permitidas para transporte por carretera, sin permisos especiales, la central energética sobre remolque tendrá una longitud máxima de 13.6m, un ancho de 2.55m y una altura máxima de 4m. A partir de estas medidas se genera un paralelepípedo en el que se inscribe la central energética. A su vez, hay que tener en cuenta los pesos máximos autorizados por eje teniendo presente que el máximo de ejes serán tres. Taking as dimensions the maximum allowed for road transport, without special permits, the trailer power plant will have a maximum length of 13.6m, a width of 2.55m and a maximum height of 4m. From these measures a parallelepiped is generated in which the power plant is registered. In turn, the maximum authorized weights per axis must be taken into account, taking into account that the maximum number of axes will be three.
Como se trata de captar la mayor cantidad de energía posible y dado que en la mayoría de lugares el sol es la fuente más fiable, se pretende aumentar la superficie de captación solar al máximo. Por tanto como las superficies máximas expuestas a la radiación solar son los laterales y el techo, se destinan estas partes para situar sobre ellas el campo fotovoltaico . Dejando
los frontales para situar el campo eólico. As it is about capturing as much energy as possible and since in most places the sun is the most reliable source, it is intended to increase the solar collection area to the maximum. Therefore, as the maximum surfaces exposed to solar radiation are the sides and the roof, these parts are used to place the photovoltaic field on them. Leaving the front to locate the wind field.
Asi mismo para conseguir los máximos rendimientos en cualquier paralelo terrestre se dota a esta parte de la estructura de seguimiento solar a dos ejes. Es decir, se contempla una parte estructura que, incluyendo laterales y techo, pueda orientarse para conseguir su enfoque solar lo que impone una estructura móvil. Esta parte móvil debe ser sostenida por una base que proporciona la estabilidad necesaria en cualquier posición. Por tanto se dispone una parte fija estable que, en este caso será el chasis del remolque cuya estabilidad se mejorará añadiendo cuatro patas extensibles y nivelables que la dotan de las condiciones necesarias para una correcta y segura operación. Likewise, to achieve maximum performance in any land parallel, this part of the two-axis solar tracking structure is provided. That is to say, a structural part is contemplated that, including sides and roof, can be oriented to achieve its solar approach, which imposes a mobile structure. This moving part must be supported by a base that provides the necessary stability in any position. Therefore, a stable fixed part is provided, which in this case will be the trailer chassis whose stability will be improved by adding four extensible and leveling legs that provide it with the necessary conditions for a correct and safe operation.
A su vez, otra de las características deseables de la central es que esté dotada de otras fuentes renovables que suman y/o complementan a la energía solar. La energía eólica, aunque más aleatoria que la anterior, nos permitirá captar incluso por la noche una energía que mejore la disponibilidad de la central. In turn, another desirable feature of the plant is that it is equipped with other renewable sources that add and / or complement solar energy. Wind energy, although more random than the previous one, will allow us to capture even at night an energy that improves the availability of the plant.
Se ha previsto, además, que ambas fuentes no compitan por el mismo espacio y por lo tanto se consiga una integración de ambas. Para ello las turbinas eólicas se situarán fuera del campo fotovoltaico de manera que no se produzcan sombras entre ellas que mermen el rendimiento. Ello se consigue separándolas de los laterales y techo y dentro de la estructura móvil girando solidarias al campo fotovoltaico. Para ello se aprovechan los frontales anterior y posterior de la estructura de la parte móvil para ubicar en ellos las turbinas eólicas.
Además, como el rotor de las turbinas barre una gran área, el radio del rotor será menor que la estructura que lo soporte de esta manera y gracias al seguimiento solar se evita la interferencia de sombras entre ellos, asegurando una óptima integración de ambas fuentes energéticas (solar + eólica) . It is also foreseen that both sources do not compete for the same space and therefore an integration of both is achieved. For this, the wind turbines will be located outside the photovoltaic field so that there are no shadows between them that reduce performance. This is achieved by separating them from the sides and roof and within the mobile structure by turning in solidarity with the photovoltaic field. For this, the front and rear of the structure of the mobile part are used to locate the wind turbines. In addition, as the rotor of the turbines sweeps a large area, the radius of the rotor will be smaller than the structure that supports it in this way and thanks to the solar tracking the interference of shadows between them is avoided, ensuring an optimal integration of both energy sources (solar + wind).
La central se compone, pues, de dos partes, una fija constituida por el chasis del remolque que integra columna y patas extensibles, y otra orientable, que es la estructura energética propiamente dicha, que contiene los campos solar y eólico. The plant is therefore composed of two parts, a fixed one consisting of the chassis of the trailer that integrates extendable column and legs, and another orientable one, which is the energy structure itself, which contains the solar and wind fields.
Conseguir la estabilidad del conjunto es fundamental . Para lograrlo el remolque se dota de patas extensibles y niveladoras de tal manera que puede conseguir su horizontalidad y puesta a nivel. A partir de ahí se determina con precisión la ubicación de pesos (baterías, armarios, grupos electrógenos y planta de tratamiento de agua) ubicados sobre la parte móvil para que resulten equilibrados con respecto al eje de rotación situado en el eje del rodamiento amarrado sobre la columna. La altura de la columna, y por tanto la ubicación del rodamiento, se determinará para que la resultante de los empujes del viento en posición de trabajo (laterales desplegados) pase lo más cerca posible del plano del rodamiento, al objeto de reducir los momentos de vuelco sobre el mismo. Achieving the stability of the whole is fundamental. To achieve this, the trailer is equipped with extensible and leveling legs in such a way that it can achieve its horizontality and leveling. From there, the location of weights (batteries, cabinets, generators and water treatment plant) located on the mobile part is determined precisely so that they are balanced with respect to the axis of rotation located on the axis of the bearing moored on the column. The height of the column, and therefore the location of the bearing, will be determined so that the result of the thrust of the wind in working position (sides deployed) passes as close as possible to the plane of the bearing, in order to reduce the moments of I turn over it.
Dicho rodamiento está formado por dos aros mecanizados unidos por bolas o rodillos que le proporcionan la rodadura y rigidez adecuadas. El aro exterior se asienta y atornilla sobre una brida superior de la columna y el aro interior soporta la estructura energética. Este aro interior está tallado con dientes sobre los que engranan dos o más piñones
accionados por sendos motorreductores con motor freno que orientan su posición acimutal mediante programa gobernado por tarjeta electrónica programada, previamente introducidas las coordenadas, la orientación del remolque y la fecha y hora solar. Said bearing is formed by two machined rings joined by balls or rollers that provide adequate rolling and stiffness. The outer ring sits and bolts on an upper flange of the column and the inner ring supports the energy structure. This inner ring is carved with teeth on which two or more pinions mesh operated by two gearmotors with brake motor that orient their azimuthal position by means of a program governed by a programmed electronic card, previously introduced the coordinates, the orientation of the trailer and the date and solar time.
Opcionalmente, el remolque dispone de compás magnético y GPS que indicará su posición y orientación, una vez estabilizado, con respecto al norte magnético, para que la orientación se produzca automáticamente . Optionally, the trailer has a magnetic compass and GPS that will indicate its position and orientation, once stabilized, with respect to the magnetic north, so that the orientation occurs automatically.
Sobre la estructura energética que constituye la parte orientable o móvil de la central se montan los paneles fotovoltaicos y las turbinas eólicas. Los laterales se articulan mediante bisagras en la parte superior de la estructura y se orientan cenitalmente mediante cilindros hidráulicos para conseguir su enfoque. Sobre estos laterales y el techo se monta el campo fotovoltaico . The photovoltaic panels and wind turbines are mounted on the energy structure that constitutes the orientable or mobile part of the plant. The sides are articulated by hinges at the top of the structure and are oriented vertically by hydraulic cylinders to achieve their focus. The photovoltaic field is mounted on these sides and the roof.
Sobre los frontales anterior y posterior de la estructura, orientable en dirección de la marcha, se articulan sendas estructuras de soporte, abatibles también por cilindros hidráulicos. En el extremo de dichas estructuras se montan las turbinas eólicas autotimonantes cuyo rotor gira en un plano alineado al eje de timonación. Así se consigue que el rotor se oriente sin desplazarse, minimizando el efecto sombra sobre el campo fotovoltaico . Esta cualidad, eje de rotación del rotor eólico perpendicular y alineado al eje de timonación, evita los momentos giroscópicos típicos de las turbinas eólicas que tienden a destimonarlas y merman su rendimiento. On the front and back of the structure, adjustable in the direction of travel, support structures are articulated, also foldable by hydraulic cylinders. At the end of these structures are mounted self-tuning wind turbines whose rotor rotates in a plane aligned to the axon axis. This ensures that the rotor is oriented without moving, minimizing the shadow effect on the photovoltaic field. This quality, axis of rotation of the wind rotor perpendicular and aligned to the axis of timonación, avoids the gyroscopic moments typical of wind turbines that tend to detract from them and reduce their performance.
Esta concepción de estructura energética es
la clave del diseño, es decir, gracias al seguimiento solar, tanto el campo fotovoltaico como el eólico estarán perfectamente orientados para conseguir el máximo rendimiento energético sin sombrearse y por tanto no competirán entre ellos, sino que integrarán ambas fuentes energéticas renovables sumándolas. This conception of energy structure is The key to the design, that is, thanks to solar tracking, both the photovoltaic and wind fields will be perfectly oriented to achieve maximum energy efficiency without shading and therefore will not compete with each other, but will integrate both renewable energy sources by adding them together.
Las turbinas eólicas deberán estar suficientemente separadas (una o dos en cada extremo del remolque) para que sus estelas no se interfieran. The wind turbines should be sufficiently separated (one or two at each end of the trailer) so that their trails do not interfere.
Hay que señalar, además, que las turbinas eólicas son fácilmente desmontables de su estructura soporte, por ser ésta abatible, de tal manera que para su transporte se recogen y guardan en el interior del remolque . It should also be noted that wind turbines are easily removable from their support structure, since it is collapsible, so that for transport they are collected and stored inside the trailer.
El montaje se efectúa a nivel de la base del remolque, para después ser izadas con su estructura soporte mediante cilindro hidráulico. The assembly is carried out at the level of the base of the trailer, and then be lifted with its support structure by means of a hydraulic cylinder.
Los generadores eólicos son de imanes permanentes dando corriente alterna a tensión y frecuencia variables que, posteriormente rectificada, se almacena en las baterías. The wind generators are permanent magnets giving alternating current at variable voltage and frequency that, subsequently rectified, is stored in the batteries.
El campo fotovoltaico genera corriente continua que es tratada por un inversor para atender la demanda y/o cargar baterías. La integración energética se logra sumando corrientes continuas de igual tensión. The photovoltaic field generates direct current that is treated by an inverter to meet the demand and / or charge batteries. Energy integration is achieved by adding continuous currents of equal voltage.
En ausencia de sol y viento, si el almacén de baterías baja su nivel de carga predeterminado, un grupo electrógeno arrancará para atender tanto la demanda como para recargar baterías. Obtenido el nivel de carga predeterminado, el grupo electrógeno se
parará . In the absence of sun and wind, if the battery store drops its predetermined charge level, a generator set will start to meet both demand and recharge batteries. Once the predetermined charge level is obtained, the generator set is will stop.
Por su parte, la planta de tratamiento de agua se conectará preferentemente coincidiendo con las horas de mayor captación energética. For its part, the water treatment plant will connect preferably coinciding with the hours of increased energy collection.
Finalmente, cabe destacar que, para garantizar la inmovilidad de la estructura durante el transporte, se ha previsto que la parte móvil, es decir, la estructura energética orientable disponga de cuatro puntos de anclaje al chasis del remolque. Finally, it should be noted that, in order to guarantee the immobility of the structure during transport, it is foreseen that the movable part, that is to say, the adjustable energy structure has four anchor points to the trailer chassis.
La descrita central energética transportable representa pues, una solución innovadora de características estructurales y de disposición desconocidas hasta ahora para el fin a que se destina, razones que unidas a una utilidad práctica, la dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita. The described transportable power plant thus represents an innovative solution of structural characteristics and arrangement unknown until now for the purpose it is intended, reasons that together with a practical utility, provide it with sufficient grounds to obtain the privilege of exclusivity that is requested .
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de un juego de planos, en los que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, this descriptive report is attached, as an integral part thereof, of a set of drawings, in which with character Illustrative and not limiting, the following has been represented:
La figura número 1.- Muestra una vista en alzado lateral de un ejemplo de realización de la central energética transportable objeto de la invención, representada en posición de trabajo, concretamente con los paneles apuntando al sol del
mediodía (sur) en línea con el eje del remolque y las turbinas orientadas al viento del este, apreciándose en ella las principales partes y elementos que comprende así como la configuración y disposición de los mismos. Figure number 1.- Shows a side elevation view of an embodiment of the transportable power plant object of the invention, represented in working position, specifically with the panels pointing to the sun of the noon (south) in line with the axle of the trailer and wind turbines oriented to the east wind, appreciating in it the main parts and elements that it comprises as well as the configuration and arrangement of the same.
Las figuras número 2-A, 2-B y 2-C- Muestran, respectivamente, una vista en alzado lateral, frontal y planta de la parte fija de la central, según la invención, mostrada en la figura 1. Figures 2-A, 2-B and 2-C- respectively show a side, front and plan elevational view of the fixed part of the plant, according to the invention, shown in Figure 1.
Las figuras número 3-A y 3-B.- Muestran, respectivamente, una vista en alzado lateral y otra frontal de la parte móvil de la central de la invención, y que constituye la estructura energética de la misma. Figures 3-A and 3-B. - They show, respectively, a side and front elevation view of the mobile part of the plant of the invention, and constituting the energy structure thereof.
La figura número 4.- Muestra una vista en perspectiva del conjunto de la central energética objeto de la invención, representada en posición de trabajo orientada a la salida del sol y con dos turbinas eólicas recibiendo viento del Oeste. Figure number 4.- Shows a perspective view of the whole of the power plant object of the invention, represented in a working position oriented to the sunrise and with two wind turbines receiving wind from the West.
La figura número 5.- Muestra una vista en perspectiva de la central energética en posición de trabajo orientada a las 16h y con cuatro turbinas eólicas recibiendo viento del Oeste, apreciándose en ella el desplazamiento de la parte móvil respecto a la parte fija. Figure number 5.- It shows a perspective view of the power plant in a working position oriented at 4pm and with four wind turbines receiving wind from the West, showing in it the displacement of the mobile part with respect to the fixed part.
La figura número 6.- Muestra otra vista en perspectiva de la central energética de la invención plegada y en posición de transporte. Figure number 6.- Shows another perspective view of the power plant of the invention folded and in transport position.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación. PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION In view of the aforementioned figures, and in accordance with the numbering adopted, an example of a preferred embodiment of the invention can be observed therein, which comprises the parts and elements indicated and described in detail below.
Asi, tal como se observa en dichas figuras, la central energética transportable (1) en cuestión se configura a partir de un remolque en el que, de forma caracterizadora, se dispone de una parte fija (la) formada por el chasis (2) y otra parte móvil (Ib) que gira sobre la fija y que constituye la parte energética de la central, en la que se combinan un sistema de captación solar y otro de turbinas eólicas, además de otros elementos funcionales que se describirán más adelante . Thus, as observed in these figures, the transportable power plant (1) in question is configured from a trailer in which, characteristically, a fixed part (the) formed by the chassis (2) is available. and another mobile part (Ib) that turns on the fixed one and that constitutes the energy part of the plant, in which a system of solar capture and another of wind turbines are combined, in addition to other functional elements that will be described later.
Tal como se observa en las figuras 2-A, 2-B y 2-C, la parte fija (la) de la central (1) está constituida, como se ha dicho, por el chasis (2) del remolque, el cual está provisto de unas patas (3) extensibles y niveladoras, para dotarlo de la estabilidad necesaria, sobre el que se encuentra, montada solidariamente a él en su parte central, una columna (4) de apoyo, con puerta para acceder a su interior, encima de la cual se encuentra atornillado un rodamiento motorizado (5) al que se acopla la parte móvil (Ib) . As can be seen in figures 2-A, 2-B and 2-C, the fixed part (la) of the control unit (1) is constituted, as has been said, by the chassis (2) of the trailer, which it is provided with extendable and leveling legs (3), to provide it with the necessary stability, on which it is, mounted in solidarity with it in its central part, a support column (4), with a door to access its interior, on top of which a motorized bearing (5) to which the mobile part (Ib) is attached is screwed.
Por su parte, dicha parte móvil (Ib) , como puede observarse en las figuras 3-A y 3-B, está conformada por una estructura peralelepipédica (6) en cuyos laterales (7), abisagrados y accionados por un primer grupo de cilindros (8), se monta un emparrillado de tubos que sirven de soporte a una pluralidad de paneles fotovoltaicos (9) que constituyen, junto con
los incorporados el techo, un campo solar fotovoltaico . On the other hand, said mobile part (Ib), as can be seen in Figures 3-A and 3-B, is formed by a peralelepipede structure (6) on whose sides (7), hinged and actuated by a first group of cylinders (8), a grid of pipes that support a plurality of photovoltaic panels (9), which together with the built-in roof, a photovoltaic solar field.
Cabe señalar que dichos laterales (7), opcionalmente, incorporan una extensión desplegable (10) que permite ampliar la capacidad del citado campo solar . It should be noted that said sides (7), optionally, incorporate a deployable extension (10) that allows expanding the capacity of said solar field.
Siguiendo con la descripción de la parte móvil (Ib) , hay que señalar que en los frontales anterior y posterior de la estructura (6) se contemplan dos soportes articulados (11), accionados por un segundo grupo de cilindros hidráulicos (12), en los que se montan respectivamente cuatro turbinas eólicas (13) autotimonantes dispuestas de forma que su rotor gira en un plano alineado al eje de timonación, quedando colocadas fuera del campo fotovoltaico de manera que no producen sombras sobre el mismo. Following the description of the mobile part (Ib), it should be noted that in the front and back of the structure (6) two articulated supports (11), operated by a second group of hydraulic cylinders (12), are contemplated. which are mounted respectively four self-priming wind turbines (13) arranged so that their rotor rotates in a plane aligned to the axis of tune, being placed outside the photovoltaic field so that they do not produce shadows on it.
El radio del rotor de dichas turbinas eólicas (13), además, es menor que el soporte articulado ((11) que las soporta, evitando así la formación de sombras sobre el campo solar y la interferencia de estelas entre ellas. The rotor radius of said wind turbines (13), moreover, is smaller than the articulated support ((11) that supports them, thus preventing the formation of shadows on the solar field and the interference of trails between them.
Además, esta estructura (6) de la parte móvil (Ib) tiene, en su interior y en la parte central, un tronco de cono (14) con una brida para asiento y amarre al rodamiento motorizado (5) que, como se ha dicho, le une a la parte fija (la) en la columna (4) central de la misma que es solidaria al chasis (2) del remolque, y gracias al cual esta parte móvil (Ib) gira siguiendo la trayectoria solar. In addition, this structure (6) of the mobile part (Ib) has, inside and in the central part, a cone trunk (14) with a seat flange and mooring to the motorized bearing (5) which, as it has been said, it joins the fixed part (the) in the central column (4) of the same that is integral to the chassis (2) of the trailer, and thanks to which this mobile part (Ib) rotates following the solar path.
El rodamiento (5) está formado por dos aros mecanizados unidos por bolas o rodillos que le proporcionan la rodadura y rigidez adecuadas. El aro
exterior se asienta y atornilla sobre la brida y el aro interior soporta la estructura energética o parte móvil (Ib) . Este aro interior es dentado y en él engranan dos o más piñones accionados por sendos motorreductores con motor freno que orientan la posición acimutal de la parte móvil y, por tanto del campo solar, mediante programa gobernado por tarjeta electrónica programada, previamente introducidas las coordenadas, la orientación del remolque y la fecha y hora solar. The bearing (5) is formed by two machined rings joined by balls or rollers that provide adequate rolling and stiffness. Ring Outside sits and bolts on the flange and the inner ring supports the energy structure or moving part (Ib). This inner ring is serrated and in it two or more pinions driven by two gearmotors with brake motor that orient the azimuthal position of the mobile part and, therefore, of the solar field, by program governed by programmed electronic card, previously introduced the coordinates, the orientation of the trailer and the date and solar time.
Opcionalmente, el remolque dispone de compás magnético y GPS que indicará su posición y orientación, una vez estabilizado, con respecto al norte magnético, para que la orientación se produzca automáticamente . Optionally, the trailer has a magnetic compass and GPS that will indicate its position and orientation, once stabilized, with respect to the magnetic north, so that the orientation occurs automatically.
Por último, hay que destacar que, sobre el suelo de la estructura (6) de la parte móvil (Ib), además, se ubican, convenientemente amarrados, un banco de baterías (15) , un grupo electrógeno (16) , armarios de control (17) y una planta de tratamiento de agua (18) . Finally, it should be noted that, on the floor of the structure (6) of the mobile part (Ib), in addition, a battery bank (15), a generator set (16), cabinets of control (17) and a water treatment plant (18).
Asimismo, para garantizar la inmovilidad de la estructura (6) de la parte móvil (Ib) durante el transporte, se han previsto en ella cuatro puntos de anclaje al chasis (2) del remolque constituidos por pasadores o cualquier otro tipo de anclaje adecuado. Likewise, to guarantee the immobility of the structure (6) of the mobile part (Ib) during transport, four anchor points to the chassis (2) of the trailer constituted by pins or any other type of suitable anchorage are provided therein.
En un ejemplo concreto de realización preferida, la central energética transportable (1) se configura a partir de un remolque de dimensiones 13.6 x 2.55 x 4 m. In a specific example of preferred embodiment, the transportable power plant (1) is configured from a trailer of dimensions 13.6 x 2.55 x 4 m.
Los tubos que forman el emparrillado en el que se incorporan los paneles fotovoltaicos (9) se
distanciarán a la medida que indique el fabricante de dichos paneles en cada caso para su correcto amarre. El peso de cada panel, incluyendo sus amarres y tubos soporte, se calcula aproximadamente en 28 Kg. The tubes that form the grid in which the photovoltaic panels are incorporated (9) are they will distance to the extent indicated by the manufacturer of said panels in each case for their correct mooring. The weight of each panel, including its moorings and support tubes, is estimated at approximately 28 kg.
Un ejemplo sería, la instalación de paneles tipo TRINA, TSM-240 monocristalino cuyas dimensiones son 1650 x 990x 46 mm, consiguiendo inscribir 16 paneles en el techo y 21 paneles en cada lateral (7) . Si al lateral (7) inferior (lado sur) se añade una extensión (10) se aportarían 13 paneles más, totalizando (16+21+21+13) = 71 paneles con una potencia pico instalada de 71x240=17.040 Watios. An example would be the installation of TRINA, TSM-240 monocrystalline panels whose dimensions are 1650 x 990x 46 mm, managing to register 16 panels on the ceiling and 21 panels on each side (7). If an extension (10) is added to the lower side (7) (south side), 13 more panels would be provided, totaling (16 + 21 + 21 + 13) = 71 panels with an installed peak power of 71x240 = 17,040 Watts.
Si el panel elegido fuese el SPR-300 WHI de la firma Sunpower de medidas similares la potencia pico sería 71x300=21.300 Watios. If the panel chosen were the SPR-300 WHI of the Sunpower firm of similar measures, the peak power would be 71x300 = 21,300 Watts.
Por otra parte, para dimensionar las turbinas eólicas (13) se parte del espacio que permite cada extremo frontal y posterior de la estructura móvil, en este caso 2,80m, esta sería la medida máxima de la estructura de soporte articulada (11) de las turbinas eólicas (13) , para no producir sombras sobre el campo fotovoltaico . On the other hand, to dimension the wind turbines (13), part of the space allowed by each front and rear end of the mobile structure, in this case 2,80m, this would be the maximum measure of the articulated support structure (11) of wind turbines (13), so as not to produce shadows on the photovoltaic field.
Por razones de prudencia y para separar, adoptamos el radio máximo de las turbinas eólicas de 2m, con lo cual la potencia captada a 12m/s de velocidad de viento sería Watios=0, 2xD2xV3 siendo D= diámetro de rotor V= Velocidad de viento en m/s, Resultando Potencia Eólica=0, 2x42xl23 = 5.530 Vatios. For reasons of prudence and to separate, we adopt the maximum radius of the 2m wind turbines, whereby the power captured at 12m / s wind speed would be Watts = 0.2xD 2 xV 3 where D = rotor diameter V = Wind speed in m / s, resulting in wind power = 0.2 x 2 xl2 3 = 5.530 watts.
Por tratarse de cuatro turbinas (13) dos en cada frontal, anterior y posterior, de la estructura (6) móvil, la potencia instalada sería de 22.060
Vatios, siendo la potencia instalada total (solar + eólica) = 21+22 = 43 kW. Being four turbines (13) two on each front, front and rear, of the mobile structure (6), the installed power would be 22,060 Watts, with the total installed power (solar + wind) = 21 + 22 = 43 kW.
El peso de cada turbina eólica, incluyendo Generador + Rotor + Estructura Autotimonante, sería de 75 Kg. Este peso sería el máximo a instalar por tratarse de turbinas desmontables y necesitar dos hombres para su manejo. El peso de la estructura de soporte (11) de cada turbina accionada por cilindro (12) sería de 120 Kg. incluido el cilindro. The weight of each wind turbine, including Generator + Rotor + Self-tightening Structure, would be 75 Kg. This weight would be the maximum to be installed because they are removable turbines and need two men for handling. The weight of the support structure (11) of each turbine driven by cylinder (12) would be 120 kg including the cylinder.
Para almacenar la energía sobrante se contempla disponer de un banco de baterías (15) capaz de abastecer, como mínimo, la demanda de un día sin sol y sin viento, que se cifra en 20 baterías tipo OPZV1500 con capacidad total de 3000 Ah y un peso de 2400 Kg. Para su dimensionado se trabajará entre otros con el programa NREL o Hybrid2. To store the remaining energy, it is contemplated to have a battery bank (15) capable of supplying, at a minimum, the demand for a day without sun and wind, which is estimated at 20 OPZV1500 batteries with a total capacity of 3000 Ah and a weight of 2400 Kg. For its dimensioning, work will be done, among others, with the NREL or Hybrid2 program.
El grupo electrógeno (16) se dimensionará para atender tanto la demanda puntual, en caso de emergencia como para cargar baterías en un tiempo razonable de 4 horas. Seleccionaremos preferentemente un grupo GESAN insonorizado con depósito de combustible en bancada modelo DPS-40 de 55 KW con un peso de 2500 Kg. The generator set (16) will be sized to meet both the specific demand, in case of emergency and to charge batteries in a reasonable time of 4 hours. We will preferably select a soundproofed GESAN group with a fuel tank in a 55 KW DPS-40 bench with a weight of 2500 Kg.
Así el peso de los componentes y sus accesorios sobre la parte móvil (Ib) de la central sería aproximadamente 7,3 Tm. Contando pesos del resto de la estructura móvil estaríamos alrededor de las 9 Tm. Thus the weight of the components and their accessories on the mobile part (Ib) of the plant would be approximately 7.3 Tm. Counting weights of the rest of the mobile structure we would be around 9 Tm.
La parte fija (la) , que la forma el chasis (2) del remolque, incluyendo columna (4) y patas extensibles y niveladoras (3), según especificaciones
del fabricante Lecitrailer, seria de 6Tm con lo que seria necesario utilizar dos ejes de ruedas. The fixed part (the), which forms the chassis (2) of the trailer, including column (4) and extendable and leveling legs (3), according to specifications from the manufacturer Lecitrailer, it would be 6Tm with which it would be necessary to use two wheel axles.
Todos los cilindros hidráulicos (8) y (12) que se sitúan en la estructura móvil serían accionados por central hidráulica con motor a corriente continua y sus correspondientes electroválvulas y válvulas reguladoras, limitadoras y de bloqueo accionada mediante consola manual a través de conector multicontact . All hydraulic cylinders (8) and (12) that are located in the mobile structure would be driven by hydraulic power plant with direct current motor and their corresponding solenoid valves and regulating, limiting and blocking valves operated by manual console through multicontact connector.
Las patas extensibles (3) accionadas hidráulicamente disponen de válvulas manuales sobre chasis . The hydraulically operated extendable legs (3) have manual valves on the chassis.
Finalmente y de manera opcional, la central energética (1) incorpora una planta de tratamiento de agua (18) con sus filtros, bombas, tubos ultravioletas y membranas que se adaptará en cada caso a las cantidades y calidades deseadas a partir de un análisis del agua bruta. Todos los elementos de dicha planta como su instrumentación funcionarán con corriente continua a 24 Voltios. Finally and optionally, the power plant (1) incorporates a water treatment plant (18) with its filters, pumps, ultraviolet tubes and membranes that will adapt in each case to the desired quantities and qualities from an analysis of the raw water. All the elements of said plant as its instrumentation will work with direct current at 24 Volts.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciendo constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.
Describing sufficiently the nature of the present invention, as well as the way of putting it into practice, it is not considered necessary to extend its explanation so that any expert in the field understands its scope and the advantages that derive from it, stating that, within its essentiality, it may be carried out in other embodiments that differ in detail from that indicated by way of example, and to which it will also achieve the protection that is sought provided that it does not alter, change or modify its fundamental principle .